Metabolismo de carbohidratos I: EL

PROCESO DE FOTOSÍNTESIS

Dra. Roxana Mabel Ordóñez

Cátedra de Fitoquímica

FOTOSINTESIS ?

FOTO Gr. Foos = LUZ

SINTESIS Gr. Synthesis = COMPONER, JUNTAR

PROCARIOTAS EUCARIOTAS

Organismos que la llevan a cabo

La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin

embargo, la reacción general se puede resumir

de esta manera:

6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2

enzimas

clorofila

CO2 + 2 H2S + energía de luz C6H12O6 + 2 S + H2O

enzimas

clorofila

•Fotosíntesis oxigénica (plantas, algas, cianobacterias)

•Fotosíntesis anoxigénica (bacterias verdes o púrpuras del azufre)

IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS EN EL CONTEXTO ECOLÓGICO

Un auto recorre en promedio 15.000 Km.año-1 y produce 4 Ton CO2.

año-1, 1/4 ha (2500 m2) de Eucalyptus fija 4 Ton CO2. año-1 por el

proceso de FOTOSÍNTESIS

MULTIPLES PASOS ENZIMATICOS

(CO2 -- H2O CARBOHIDRATOS

FOTOSINTESIS

ABSORCION DE LA LUZ

CONVERSION DE ENERGIA

TRANSFERENCIA ELECTRONICA:

sistema de óxido-reducción.

“SINTESIS EN PRESENCIA DE LUZ” o

reacciones tilacoidales

“REACCIONES DE FIJACIÓN DEL C”

REACCIONES LUMINICAS O

DEPENDIENTES DE LUZ

TILACOIDES

REACCIONES DE

ASIMILACION O FIJACION

DEL CARBONO

ESTROMA

FASE CLARA O

LUMINICA

FASE OSCURA

Células del

mesófilo de

hojas

LA LUZ Y LOS PIGMENTOS

La luz es una forma de energía

radiante.

La energía radiante es energía

que se propaga en ondas.

Hay varias formas de energía

radiante (ondas de radio,

infrarrojas, ultravioletas, rayos X,

etc.).

Para sintetizar alimento, se

usan únicamente las ondas de

luz.

Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía.

Cuando en una célula la luz del sol choca con las moléculas de clorofila, la clorofila absorbe alguna de la energía de luz que, eventualmente, se convierte en energía química y se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.

Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se

rompe en colores. Los colores constituyen el

espectro visible.

Los colores del espectro que el pigmento clorofila

absorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo.

¿Por qué la clorofila es verde?

Pigmentos fotosintéticos

Hay varias clases de

clorofila, las cuales,

generalmente se designan

como a, b, c y d.

Algunas bacterias poseen

una clase de clorofila que

no está en las plantas ni

en las algas.

Sin embargo, todas las

moléculas de clorofila

contienen el elemento

magnesio (Mg).

CLOROFILA

Carotenoides

Espectro de absorción de algunos pigmentos fotosintéticos

CLOROPLASTOS

Captación de la luz: sistemas

pigmentarios o PS

Chl Chl* luz

• Reemitir un fotón (fluorescencia)

• Emisión de calor

• Transferencia de excitación o excitónica

• Reacción química redox (fotoquímica)

Chl

Chl+ A-

Centro de

reacción

Chl* A

Chl A

hυ

Absorción y emisión de luz por la clorofila

COMPLEJO ANTENA

Fases de la fotosíntesis

PSII

1. Reacciones dependientes de luz

Ocurren en las granas de los cloroplastos:

1. La clorofila y otras moléculas de pigmento

presentes en las granas del cloroplasto absorben la

energía de luz.

2. Esto aumenta la energía de ciertos electrones en

las moléculas de los pigmentos activándolos. Esto

los lleva a un nivel de energía más alto. A medida

que los electrones de los pigmentos llegan a un

nivel de energía más bajo, liberan energía.

PSI

3. Los electrones regresan a un nivel de enrgía más bajo al pasar por una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a lo que ocurre en la respiración celular. En el proceso de liberación de energía de los electrones, se produce ATP. En otras palabras, la energía de los electrones se convierte en energía utilizable en los cloroplastos. El ATP que se produce en las reacciones dependientes de luz se utiliza en las reacciones de oscuridad.

Transporte de electrones

Formación de ATP-NADPH

Reacciones lumínicas y del carbono de la

fotosíntesis

CICLO DE REDUCCION DEL CARBONO - CICLO DE

CALVIN

RIBULOSA BIFOSFATO CARBOXILASA / OXIGENASA -

- espinaca

Subunidad

grande (8)

Subunidad

pequeña

(8)

250 mg/l en

el estroma

≈ 4mM de

sitios activos

M ≈ 550.000

Vista

superior

Sitios activos

(amarillo) (8)

Vista lateral

RIBULOSA BIFOSFATO CARBOXILASA / OXIGENASA

Rhodospirillum rubrum

Ribulosa

1,5

bifosfato

Mg2+

-Lis,

carboxilad

a

(carbamat

Subunidades similares

a las grandes de

plantas (2)

Activación de la Rubisco

Carboxilación de la ribulosa-1,5-bifosfato por la Rubisco

Síntesis de sacarosa y almidón

ENZIMAS REGULADAS POR LUZ

NADP: Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa

Fructosa 1,6-bifosfatasa

Ribulosa 5-fosfato quinasa

Sedoheptulosa 1,7-bifosfatasa

Rubisco

Efectores de la Rubisco

FOTORRESPIRACION

Ciclo C2 fotosintético

oxidativo

Arroz

Trigo

Soja

Limonero

s

Tabaco

Yerba

mate

Plantas C3

Sorgo Pasto elefante

Maiz

Caña de azúcar

Plantas C4

Amaranto

Monocotiledónea C4 Saccharum officinaurm Monocotiledónea C3 Poa sp.

Dicotiledónea C4 Flaveira australasica

Fotosíntesis C4

NADP enzima malico

NAD enzima malico

PEP-CK

Fotosíntesis CAM - Metabolismo ácido de las Crasuláceas

Plantas CAM

Asimilación de CO2, evaporación y

conductancia estomática en el cactus

Opuntia ficus-indica (CAM)

Regulación diurna de la fosfoenol piruvato carboxilasa PEP

(CAM)

Conversión de energía solar a carbohidratos en la hoja